鄂北水资源配置工程受水区熊河水库碳氮磷沉积历史重构及源解析

鄂北岗地是国家重要的粮食主产区之一,但该区域也是湖北降水量最少的地区,水质污染严重.为缓解鄂北水资源短缺和污染问题,2015年湖北投资180亿实施了鄂北水资源配置工程,但目前对受水区相关水库的污染现状缺乏了解,对其碳、氮、磷污染历史缺乏认识.选择鄂北典型受水水库——熊河水库,利用沉积物210Pb和137Cs定年方法建立熊河水库建库以来坝前沉积物样品的年代序列,并结合沉积物理化分析和流域人口、国内生产总值(GDP)和粮食产量的数据,重建了人类活动与经济发展对熊河水库水环境的影响,结果表明在熊河水库采集的34 cm沉积物柱芯(命名为XHS)的沉积历史约66年(1953～2019年),平均沉积速率为0.66 cm/a;沉积物柱芯XHS的总有机碳含量为0.57％～1.56％,总氮含量为0.32～1.84 g/kg,总磷含量为0.97～1.91 g/kg.沉积物柱芯XHS的总有机碳含量与熊河水库流域人口数量、GDP和粮食产量的变化呈显著正相关,总氮与熊河水库流域粮食产量的变化呈显著正相关.沉积柱XHS中TP与Fe/Al-P、Ca-P、IP和OP呈正相关.在1999年之前,人类活动导致TP和各形态磷呈现上升的趋势.沉积速率与熊河水库流域人口数量、GDP和粮食产量的变化呈显著正相关.沉积物柱芯XHS的碳/氮比值(C/N)进一步表明沉积物有机碳在1981～1996和2012～2019年这两个时期主要来源于浮游植物,在1963～1970和2006～2009年这两个时期来源于浮游植物和陆生植物的混合输入.